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研究否认:女性屁股大导致运动效率低

据科学日报报道,人们常说宽大的臀部会影响女人行走和奔跑,然而对这一概念的研究几乎没有,即使有也非常少。在过去几十年间,这种假定的关系被用于解释女人为什么没有宽大的臀部,但臀部较大使得生孩子更加简单,危险性也较低。这个名为“产科困境”的论调表明几百万年间,人类女性和她们的两足动物祖先面临了一个进化权衡,即方便生孩子的宽臀部和更高效运动的窄臀部之间的权衡。

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由美国哈佛大学和美国波士顿大学以及美国纽约市立大学—亨特校区的研究人员合作进行的一项最新研究发现,臀部宽度与更高效的运动之间并不存在相关性。这表明一直以来科学家们都以错误的方式看待这一问题。这项研究被发表在3月11日的期刊《公共科学图书馆·综合》上。


“生育所需的骨盆宽度和运动所需要的骨盆宽度之间相互关联的概念在这个领域根深蒂固,”文章第一作者、人类进化生物学学院主席、埃德温·勒纳(Edwin M. Lerner II)生物科学教授丹尼尔·利伯曼(Daniel Lieberman)实验室的博士后研究员安娜·沃伦纳(Anna Warrener)这样写道。


“每个人都认为这是正确的,但事实并非如此,这其中有两个原因。首先,我们对运动所涉及的力的建模是错误的。其次,我们发现人们无法根据骨盆宽度预测生孩子所需要使用的力,因此我们看待这个生物力学问题的方式是完全错误的。


这项研究是基于沃伦纳在美国华盛顿大学圣路易斯分校读博士期间的课题一部分,她的博士生导师是现属纽约市立大学—亨特校区的人类学教授赫尔曼·庞瑟(Herman Pontzer),而庞瑟读博士期间的导师是利伯曼和人类学家艾里克·特林库斯(Eric Trinkaus)。同时,利伯曼和他实验室的前博士后研究员、现位于波士顿大学的克里斯蒂·鲁顿(Kristi Lewton)也在探索相同问题。当两支研究小组发现他们在研究相同问题时,他们决定合并成一项研究。


“较宽的臀部导致你运动低效这一个概念已经被传播了三十年,”庞瑟说道。“但我认为安娜与克里斯蒂、丹尼尔以及我的研究合作显示了事实并非如此。”


“好的科学就是即使面对我们认为理所当然的问题也要持批评态度,”庞瑟继续说道。“科研数据可以推翻仿佛已经根深蒂固的科学,这真是太美妙了。它将颠覆我们教授人类学101的方式,它将改变我们传授人类进化、行走适应性和婴儿出生知识的方式。当你深入探讨一个被广泛接受的观点时,你往往可能会有新发现,而这一研究正是这样的一个好例子。”


至于为什么这些早期观点是错误的,沃伦纳、利伯曼、庞瑟和鲁顿发现问题本质在于用于理解作用在臀部上的力所使用的简单生物力学模型。“如果我们只有一个骨盆和一个股骨,那么之前使用的旧模型可能是正确的,”利伯曼说道。“但我们还有小腿、踝关节和足部。当你的脚踩在地上,力并不会从地面直接传输到臀部。当这股力到达臀部时,它们也不是以最理想的方式作用在你的身体上。”


为了理解背后的真相,研究人员使用了一种名为逆动力学的生物力学方法。“本质上来说,我们测量了力在身体内移动时所发生的力的连锁反应,从足部开始一直到腿部和臀部。”沃伦纳说道。结果沃伦纳和利伯曼发现,之前使用的旧模型根本没有任何道理。


所有关节包括臀部的转体运动都是肌肉产生的力或者引力,以及一个名为力矩的关键生物力学变量的产物。在骨盆这个位置,两个力矩尤为重要,一个是从髋关节中心到身体引力中心的力矩。另一个是从髋关节中心到臀部两侧展肌的力矩。在单脚站立时,这些至关重要的肌肉能够保证臀部的稳定。


这两个力矩相当于一个跷跷板两边的两个力矩。根据物理学基本原理,从臀部到骨盆中央的力矩越大,臀部展肌稳定身体所需要产生的力越大,因此需要消耗更多能量。因此,人们一致认为具有更宽臀部的人——理论上包括大多数女人——行走和奔跑需要耗费更多能量。


当沃伦纳和她的同事开始研究一系列不同身体体型的志愿者的身体扫描时,他们并没有发现支持这一理论的证据。“我们真正发现的是在运动过程中测量到的真正力矩与骨盆宽度所决定的假定力矩之间并不相关,”沃伦纳说道。“因此你可以拥有一个宽臀部和小力矩,也可以有一个窄臀部和长力矩。这意味着你无法基于骨盆的宽度来预测展肌为了平衡转矩所产生的力,因此你无法预测它们所消耗的能量。”


“也就是说,臀部较宽的人运动所消耗的成本不一定更高,”利伯曼补充说道。“事实上,如果你研究对比男人和女人运动高效性的先前研究,你会发现两者之间并不存在差异。一直以来我们都拥有大量数据来否认男人行走和奔跑比女人更高效的观点,而现在我们掌握了背后的原因。”

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“如果宽臀部不等同于行走或奔跑效率更低,那么它就提出了两个问题——为什么这个不正确的假设存在了这么久?为什么拥有更宽臀部的女性似乎生孩子更加容易?”第一个问题的答案与长久存在的文化偏见有关。在过去,狩猎者-采集者社会的画像都设想主要负责狩猎的男性比女生更加活跃,而更多近期研究发现事实并非如此。


“在大多数进化历史中,女性负责很多工作,女性狩猎-采集者每天平均要行走9千米,因此她们和男性一样高效,因为她们和男性一样努力工作。此外,女性的新陈代谢不仅与自身有关,也与肚子里的婴儿有关。”


“她们还必须支付怀孕和养育的新陈代谢成本,且她们还需要喂养依赖她们的后代,因此她们几乎时时都必须考虑节省能量,”利伯曼说道。女性经历了非常严格的自然选择从而保持高效。因此可以预测她们在行走时也极其高效,而这正是我们发现的结果。”


至于为什么并非每名女性都有最宽的臀部,研究人员并没有答案,沃伦纳和同事提出的一个假说表明问题可能在于现代社会与人类历史过程中的任何社会环境都存在极大的不同。


“我们正在研究的一个观点便是不匹配假说。”利伯曼说道。“我们的身体并非总是完好的适应我们现在生活的新环境。其中一个新问题便是能量太多。现代女性,包括怀孕女性获得的能量太多,且她们需要工作的量极大减少。因此我们从女性恰好获得足够能量的边缘过渡到女性拥有超出必需范围的过多能量。产生的结果之一便是近期出生的婴儿长得太大以至于超出了母亲产道的大小。”


沃伦纳表示在未来研究人员需要额外的数据才能更好的理解现代环境是如何改变出生结果的。“总而言之,目前的骨盆已经完好地适应了女性的运动和生孩子功能。自然选择确保了生育可以顺利进行。但事实上骨盆和婴儿大小的发展都受到了外界环境因素的极大影响,而后者在过去1万年发生了快速的变化,这意味着我们目前的生育困难性与过去的生育困难性不可同日而语。我们真正需要的是更好的狩猎者-采集者群体的出生结果和婴儿大小的数据,这些人群的生活方式可能更好的反映了我们进化的环境。”


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